鹰嘴豆是世界第二大消费豆类,富含蛋白质、必需氨基酸、不饱和脂肪酸、维生素、矿物质和其它生物活性物质,具有营养和保健的双重功效,在世界粮食生产及消费中占有非常重要的地位。国外对于鹰嘴豆的研究和食品中的开发应用已有多年,然而,目前我国对于鹰嘴豆产品的研究和开发处于初级阶段,深加工利用比较少,未形成规模化、集约化和产业化开发的格局。固态发酵食品基质是一种低成本、高效益、高环保的生产加工方式,不仅能够实现资源的大规模利用,还可以充分提高食品的营养保健价值,具有广阔的开发和应用前景。蛹虫草作为一种公认的安全性丝状食用真菌,除菌体本身具有丰富的营养保健价值外,也像其他丝状真菌一样,具有产酶种类丰富、活性强、催化效率高等特点,同时蛹虫草固态发酵可以对植物基质进行生物转化,提高多酚类物质的含量及其生物活性功能。另一方面,由于豆类成分的添加能弥补面包等谷物类食品中必需氨基酸及生物功能活性成分的不足而引起了人们的广泛关注,然而目前对于诸如此类面包的开发及品质改善的研究,多局限于豆类成分的简单加入及改良剂如真菌酶等的使用,关于对原料成分的加工处理报道较少。因此,本研究以蛹虫草为菌种,对鹰嘴豆进行固态发酵处理,系统研究蛹虫草固态发酵过程中产酶情况以及固态发酵对鹰嘴豆酚类物质含量、生物活性功能和理化特性的影响,并以蛹虫草发酵的鹰嘴豆基质作为功能性辅料,研究其对面包加工特性的影响,研制出一种新型鹰嘴豆面包。本研究包含五部分,主要研究结果如下:1.蛹虫草固态发酵鹰嘴豆过程中产酶情况和酚类物质含量变化研究蛹虫草SN-18发酵鹰嘴豆能产生丰富的微生物酶系,包括α-淀粉酶、β-葡糖苷酶、木聚糖酶、蛋白酶、纤维素酶及酯酶,且初期产酶能力较弱,随着发酵时间的延长,产酶能力逐渐提高。鹰嘴豆中总酚含量随着发酵时间的延长,含量显著增加,发酵8天后,其总酚含量由未发酵的659.17 μg没食子酸当量/g干重鹰嘴豆(μg GAE/g d.w.)提高至1928.21 μg GAE/g d.w.。研究显示酚类化合物的增加与蛹虫草发酵鹰嘴豆过程中产生的丰富微生物酶系密切相关,总酚含量与α-淀粉酶、β-葡糖苷酶、木聚糖酶、蛋白酶、内切葡聚糖酶、外切葡聚糖酶及酯酶的决定系数R2值分别为0.9358、0.8228、0.7496、0.8157、0.8690、0.8591 和 0.4661。2.蛹虫草固态发酵对鹰嘴豆抗氧化活性及DNA氧化损伤保护作用的研究蛹虫草固态发酵显著提高了鹰嘴豆的DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、还原潜力、铁离子还原能力(FRAP)以及由Fenton试剂诱导的pUC18质粒DNA氧化损伤的保护作用,且呈现剂量依赖关系。不同极性提取溶剂分析表明,提取溶剂的极性对鹰嘴豆中多酚及皂苷类抗氧化物的提取效率有显著影响。在所用到的80%甲醇,80%乙醇和去离子水3种不同提取溶剂中,发酵鹰嘴豆80%甲醇提取物的DPPH自由基清除能力、ABTS自由基清除能力、还原潜力在所评价的样品中抗氧化效果最强,其EC50值分别为1.21 mg/mL、0.94 mg/mL和4.15 mg/mL,同时,80%乙醇提取效果显著优于去离子水提取的效果。HPLC分析结果表明蛹虫草发酵期间由于微生物的作用,莽草酸、绿原酸、芦丁、大豆苷元、染料木黄酮和鹰嘴豆芽素A得到了释放。鹰嘴豆抗氧化活性的提高与发酵过程中多酚及皂苷类物质的增加有显著的相关性。3.蛹虫草固态发酵鹰嘴豆对H2O2诱导的PC12细胞氧化损伤保护作用的研究通过建立H2O2诱导PC12细胞氧化应激损伤模型,研究了蛹虫草发酵的鹰嘴豆(CFC)及未发酵鹰嘴豆(UFC)不同溶剂提取物对细胞的保护作用。MTT实验结果表明,CFC及UFC提取物在50-800μg/mL浓度下对PC12细胞增殖无显著影响。CFC及UFC不同溶剂提取物可以不同程度的减轻由H202诱导的PC12细胞氧化损伤,提高细胞的存活率,且呈剂量依赖效应。倒置相差显微镜结果显示CFC/UFC提取物处理可以显著改善细胞的形态及数量。同时研究发现各CFC提取物处理组对细胞的保护效果要显著强于UFC提取物处理组。在800μg/mL的浓度下,CFC80%甲醇、80%乙醇及去离子水提取物(M-CFC,E-CFC,W-CFC)处理后细胞的存活率分别为84.80%,77.24%及71.99%,显著高于同浓度下UFC相对应的各溶剂提取物处理组,且以M-CFC处理组效果最佳。生化分析结果表明,CFC/UFC不同溶剂提取物可以显著降低H2O2诱导的PC12细胞中乳酸脱氢酶(LDH)的泄露,胞内活性氧(ROS)水平,提高胞内谷胱甘肽(GSH)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)的活力,且呈剂量依赖效应。该研究结果表明CFC/UFC提取物可通过改善细胞内抗氧化系统,清除胞内ROS,发挥保护作用。CFC处理组对GSH含量、SOD及CAT活力的提升效果及LDH和ROS水平的降低效果要显著强于UFC组。流式细胞仪分析结果也表明,与UFC提取物相比,CFC提取物更能显著降低PC12细胞的凋亡率,PC12细胞经M-CFC,E-CFC及W-CFC组处理后,细胞凋亡率由模型组的54.67%分别降为29.78%,32.80%及36.21%。以上结果表明,固态发酵显著提高了鹰嘴豆对抗H202诱导的PC12细胞凋亡能力,从而能够保护PC12细胞免受氧化损伤。相关性分析表明,发酵鹰嘴豆对细胞氧化损伤保护作用的提高主要归因于样品中酚类及皂苷类物质含量的提高。4.蛹虫草固态发酵鹰嘴豆营养价值、物理化学性质和功能特性研究研究了蛹虫草固态发酵对鹰嘴豆粉营养价值和蛋白质组成的影响,以及随之引起的对鹰嘴豆粉物化性质和功能特性的影响。研究结果表明,固态发酵提高了鹰嘴豆粗蛋白、真蛋白和必需氨基酸的含量以及体外蛋白质消化率。在蛹虫草发酵过程中,通过蛋白酶的水解作用,分子量大的鹰嘴豆蛋白降解产生了一些新的小分子蛋白。对于发酵后的鹰嘴豆(CFC),分子量大于60kDa的蛋白条带消失了,降解成了更多小分子量的蛋白,其中小于30 kDa的蛋白含量占66.87%。此外,发酵期间也产生了一些新的小分子生物活性肽-血管紧张素转换酶(ACE)抑制肽,其半抑制浓度为0.668 mg/mL。鹰嘴豆粉的吸水性指数、持水能力、脂肪吸收能力和蛋白的乳化性能在固态发酵后得到了显著提高。以上研究结果表明发酵鹰嘴豆粉可作为营养及功能性配料应用到食品中,如焙烤食品,提高其营养价值和品质特性。5.发酵和未发酵鹰嘴豆粉的添加对小麦面包品质和抗氧化性能的影响与普通小麦面包作比较,研究了蛹虫草发酵鹰嘴豆粉(CFC)和未发酵鹰嘴豆粉(NFC)的添加对面包品质(包括主要营养成分、比容、面包色泽、分子流动性、面包质构及感官评价)以及抗氧化性能的影响。研究结果表明,与普通小麦面包相比,在面包中添加CFC显著提高了面包比容、降低了面包硬度,改善了面包质构、持气能力提升、使面包质地变得疏松,这得益于CFC中含有丰富的真菌酶系以及固态发酵对鹰嘴豆蛋白理化和功能特性的改善。然而,NFC的添加对面包品质产生了不良影响,降低了面包比容、增强了面包硬度。低场核磁共振(LF-NMR)结果表明,三种面包中1H NMR流动性不同,水分结合状态差别比较大,这可能影响面筋网络结构的形成,引起面包质构特性的差异。CFC面包感官评价效果最好,且在外观、组织、色泽和总体接受度上得分最高。NFC及CFC的添加均能提高面包中总酚含量,增强了面包的抗氧化活性,且CFC的添加对面包抗氧化性能的改善效果更显著。